JP2005525844A - ブラシ毛を製造するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

射出成型を通じて熱可塑性ポリマーからブラシ毛を製造するための方法では、溶融ポリマーの塊が、予め定められた長さであってこの長さに沿った予め定められた断面の形状を有するブラシ毛成型チャネルへと圧力下で射出され、射出成型中にチャネルは排出口を設けられる。曲げ挙動の優れた射出成型されたブラシ毛を製造するため、射出圧力の大きさはブラシ毛成型チャネルの断面の延在部に応じて調節されて、溶融ポリマーの塊の流れの中央の高いコアスピード、および少なくとも壁に近い溶融ポリマーの領域のポリマー分子の明らかに縦方向の配向による溶融ポリマーの塊の壁の摩擦による大きなせん断効果とともに、せん断流れが生成されるようにされ、これはチャネルに沿って維持され、チャネルはせん断流れの維持を支援するためにその長さに沿って同時に排出口を設けられる。この方法を実行するための装置も説明される。

Description

この発明は、射出成型を通じて熱可塑性ポリマーからブラシ毛を製造するための方法に関し、予め定められた長さであって、この長さに沿って予め定められた断面の形状を有するブラシ毛成型チャネルに圧力下で溶融ポリマーの塊が射出され、射出成形中、チャネルには排出口が作られる。この発明は、この方法を実行するための装置にも関する。

ブラシ、塗装用刷毛等を製造するためにブラシ毛の材料として以前使用されていた動物の毛および天然繊維は、実質的には人工的なブラシ毛に取って代わられている。ブラシ毛の製造は、合成紡織繊維の製造に関する長年にわたる技術、すなわち、押出または紡績プロセスに基づくところが大きい。しかしながら、ブラシ毛は、繊維複合材料内のエンドレス繊維とは全く異なる状況にさらされる。それは自由かつ一端でのみ固定され、安定性の面から、一端で固定されかつ曲がるバーとみなすことができる。圧力または圧縮力、および時として張力も使用中に生じる。エンドレス繊維と比較して、曲げ強度、反対の曲げ応力下での疲労強度、座屈耐性および曲げ回復に関して製造要件が異なる。

したがって、数ミリメートルまでの比較的大きな直径を有する、ブラシ毛のためのモノフィラメントが押出される。押出および紡績ノズルによる形付けによって、溶融ポリマーの塊の中に分子のある縦方向の配向が生じるが、これはモノフィラメントに所望の特性を与えるには十分ではない。したがって、モノフィラメントは引張られる。すなわち、それは適切な引張り力の下に引き伸ばされ、これは通常、事前の引張り、事後の引張りおよび後続の熱安定化を必要とし、これらは必要であれば繰返してもよい。エンドレスモノフィラメントは続いて巻き上げられ、巻き上げられた製品は必要であれば再び安定化される。

今日でも依然として例外的であるが、ブラシ毛の製造のためにエンドレスモノフィラメントがスプールから直接処理されない場合、多数のモノフィラメントがまとめられて撚糸にされ、束ねられ、かつ６０ｃｍから１２０ｃｍの間の好適な長さに切られる。この撚糸の材料は、最終的なブラシ毛より僅かに長い長さに再び切られ、これによって、当初の材料の約３０％の無駄が生じる。高品質のプラスチックのブラシ毛、たとえば、歯ブラシ、衛生用ブラシ等の高品質のブラシに必要とされるポリアミド（ナイロン）のブラシ毛では、ブラシの価格の中で、原材料の価格が最も高価な要因である。結果的に、押出されたブラシ毛の価格は、大量の無駄によって大きく増加する。

ブラシでは、ブラシ毛の製造に続いて、ブラシ毛のブラシ毛サポートへの取付けが行なわれ、これは機械的または熱的に行なってもよい。この中間の状態では、ブラシ毛の自由長は大きく変動するため、続いて剪断、および多くの場合、主にブラシ毛の端部の事後処理が行なわれ、鋭い切断端縁が取除かれる。自由端によって形成される有効なブラッシング面が、たとえば、歯ブラシ用の特別な要件を満たさなければならない場合、ブラッシング面は、取付け中に既に外形を与えられるか、または平坦なブラッシング面を続いて形作らなければならず、これによって、さらに約１０％の無駄が生じる。

ブラシ毛の世界的な需要の約９０％が１０ｃｍより短い長さを有するブラシ毛に限られているという事実を考慮すると、原材料の無駄のみのため、ブラシ毛が完成するまでのすべての後続プロセスを含む紡績を通じた連続製造は非常に不経済である。さらに、モノフィラメントは、通常、筒型の形状および輪郭を付けられた断面でのみ製造可能であるという事実から生じる限界のため、ブラシ毛の構造は限られ、多くの後の処理が必要となり得る。

ブラシ本体、ブラシの柄、塗装用刷毛の柄等の熱可塑性材料からの射出成型製造は、射出成型技術の多くの構造的な可能性を利用するためにブラシおよび塗料用刷毛の業界でかなり初期に確立された。一体型のブラシ毛を備えたブラシ本体を射出成型で製造しようとする試みが多くなされた。実際には、これらの方法は、最も低い品質かつ安定性の要件のブラシ毛についてのみ使用され、特に１回または数回のみ使用されるものに使用される。射出されたブラシ毛は、曲げ強度、反対の曲げ応力下での疲労強度および座屈強度が非常に劣り、曲げ回復が不十分でかつ磨耗耐性が低い。射出されたブラシは、この方法のためにブラシ毛の根元の領域の断面が比較的大きい非常に円錐形のブラシ毛を有し、ブラシ毛よりピンまたはボルトと表現する方が適切である。ブラシ技術で既知の射出成型方法のいくつかを以下に説明する。

表面を研削および磨くための回転ブラシ毛は、ディスク型のブラシセグメントから構成され、これらは射出成型によって個々に製造される（ＵＳ ５，９０３，９５１）。各ブラシセグメントは中央のサポートディスクを含み、そこからブラシ毛が外側に半径方向に延在するか、または半径方向に対して回転の方向に逆らってある角度傾斜して延在する。ブラシセグメントは熱可塑性または熱弾性ポリマー（ＴＰまたはＴＰＥ）からなり、これは研摩粒子で満たされる。ブラシ毛は好ましくは１ｃｍから５ｃｍの間の長さ、および０．２５ｍｍから１０ｍｍの間の直径を有し、１ｍｍから２ｍｍの間の直径を有することが好ましい。１つの具体的な実施例では、円錐形のブラシ毛は、７５ｍｍの長さ、根元で２ｍｍの直径および先端で１．５ｍｍの直径を有する。二部構成の射出成型金型は互いに面する側にサポートディスクおよびブラシ毛のためのキャビティを有する２つのプレートからなり、これらは同時に金型を分離する平面を形成する。研摩粒子が混ぜられた溶融ポリマーの塊は、６９０ｋＰａから６９００ｋＰａ（０．５９バールから６９バール）の射出圧力で、サポートディスクの中央から射出される。好ましい圧力範囲は２０７０ｋＰａから４８３０ｋＰａの間である。必要な金型のキャビティの排出口の設置は、金型を分離する平面、すなわち、ブラシ毛に平行に行なわれる。これによって、必然的にブラシ毛のジャケットに、根元から先端まで延在する２つの金型を分離する継目が生成される。研摩粒子によって、ブラシ毛のキャビティの小さな断面がさらに細くなり、溶融ポリマーの塊は、ブラシ毛のキャビティが完全に満たされる前にこれらの場所であまりにも早く凝固する。このため、２つのステップでの射出成型が好ましく、まず強く充填された溶融ポリマーの塊がブラシ毛のキャビティに射出され、次に幾分充填されない溶融ポリマーの塊が射出される。当業者であれば、射出成型中、ポリマー内では実際には分子の配向が起こらないことを知っている（ＵＳ ２００１／０００７１６１ Ａ１、列１、パラグラフ０００６を参照）。このことによって、ブラシ毛に対して全く不十分な曲げ挙動が生じ、これは混ぜられた研摩粒子によってさらに悪化する。上述の６９００ｋＰａ（６９バール）の最大の射出圧力は、キャリアディスクを形成するための細い金型のキャビティおよび後続のブラシ毛チャネルでの流れ抵抗によって大きく低減され、当業者がこの方法の実用性に疑問を持っても無理はない。

ＵＳ ３，６１８，１５４は、単一の射出成型プロセスでの歯ブラシの製造を説明しており、ブラシヘッド上のブラシ毛は、ある種の束の配置で射出される。このため、金型分離平面がブラシ毛ヘッドの平面にある二部構成の射出成型ツールは、ブラシヘッドのブラシ毛側を形成する型の表面から延在する実質的に筒型のボアを有する。実質的に筒型の金型のコアは、対向する側からボアに係合し、それらの端面の１つはヘッドのブラシ毛支持側のための金型面の一部を形成し、そこから始まって、ジャケット線に沿って延在する溝状の凹みを含む。これら溝状の凹みは、前側の金型面から他方の端部に向かって均一かつ円錐形にテーパし、金型のコアのジャケット上で半円形のドームで終了し、そこに凹みが均一に分散される。各凹みは、射出成型金型の一部のボアウォールとともにブラシ毛成型チャネルを形成し、これは結果として、ブラシヘッドのための金型のキャビティから他方
の端部に向かって円錐形にテーパする。チャネルには、金型のコアとボアとの間の分離面の全長に亘って、すなわち、実質的にブラシ毛に平行に排出口が作られる。ＵＳ３，６１８，１５４は、協働面の高い精度を必要とする。各ブラシ毛は、必然的にブラシ毛上のジャケット線に沿って延在する２つの金型を分離する継目を有する。さらに、円形の断面を備えたブラシ毛を製造することはできない。なぜなら、金型のコアの溝状の凹みはボアよりも湾曲の半径が実質的に大きいためである。このことは、不連続性を備えた断面の形状を生じさせ、ここに、後に取り除くことができない金型を分離する継目がすぐに形成される。ブラシ毛の曲げ挙動は、その軸に横向きのさまざまな方向において異なる。さらに、束は充填されていない（それらの中央は空いている）ため、ブラシ毛は従来の束のように互いを支持することができない。金型から個々のブラシ毛を取外すことに関する深刻な問題は、ブラシ毛形成溝の対応する円錐を通じて解決されることが意図される。これが作用しないことは明らかである。なぜなら、金型のコアは、金型からの解放中に、溝状の凹みのドーム型の端部を介してブラシ毛の先端に向かって押出す排出ピンとしても同時に使用されるためである。円錐形は、歯ブラシの使用中にブラシ毛の端部を比較的柔軟にするためのものである。この文献は、通常の射出成型技術を越えかつ射出成型されたブラシ毛の曲げ挙動を改善する手段は説明していない。この場合も、ポリマー分子は、射出成型でよくあるように、エネルギに関して好都合なボール型を有するが、これは安定性に関しては好ましくない（ＵＳ２００１／０００７１６１ Ａ１）。

さらに、従来の歯ブラシ製造では（ＵＳ５，１５８，３４２）、ブラシ毛の原料は、次いで、柄およびブラシヘッドからなる予め射出されたブラシ本体のブラシヘッドの準備された凹みへと射出される。このことによって、３０バールから６０バール（３０００ｋＰａから６０００ｋＰａ）の射出圧力での従来の射出成型技術のため、全く不十分な曲げ挙動のブラシ毛が製造される。

ＧＢ ２ １５１ ９７１もブラシ毛の原料およびブラシ毛サポートの２つのステップでの製造を説明する。具体的には、この文献はブラシ毛成型チャネルからのブラシ毛の解放の問題をはっきりと示している。金型の取外しに好都合なブラシ毛の強い円錐形にも拘らず、金型取外しプロセスは低速かつ非常に制御され、これは射出成型システムの効率を損なう。ブラシ毛の安定性を増加するための射出成型手段は説明されていない。

ブラシ毛サポートにノズル状の断面の形状を有するボアが設けられる、この発明者の以前の事前公開されていない特許出願（ＰＣＴ／ＥＰ０１／０７４３９）によると、よりよい結果が得られる。ブラシ毛のための溶融ポリマーの塊は、ノズル状のボアを通じて射出成型金型の隣接する成型チャネルへと射出される。この方法は、ブラシ毛サポートおよびブラシ毛から半完成品を製造し、または対応する形状のブラシ毛サポートを備えた完成ブラシも製造する。ブラシ毛は、押出されたブラシ毛と質において同様の曲げ挙動特性を有する。ブラシ毛の形状は、押出モノフィラメントの連続製造の制約を受けない。

ＵＳ４，７１２，９３６は、たとえば、装飾用化粧品のための小型の塗布ブラシの製造を開示しており、これらは、キャップ、その内側に中央で隣接する心軸、およびその端部に配置されるブラシのブラシ毛からなる一体型の射出成型部品として、容器に挿入され、この容器の封止キャップに取付けられる。キャップ、中央の心軸および接合するブラシ毛成型チャネルのための金型のキャビティは、軸方向の配向を備えた射出成型ツールの２つの部分で形成され、キャップの開口部はその金型分離平面にある。心軸およびブラシ毛は、同軸で互いに押圧される金型のコアで製造される。射出側はキャップ上にある。結果として、溶融ポリマーの塊は何度か断面が変化する長い流れの経路を移動し、かつ薄いブラシ毛チャネルに到達する前に大きな塊の要件を克服しなければならない。心軸およびブラシ毛領域の全体の排出口の設置は、高い流れ抵抗を備えたある種のフィルタを形成するためのローレット構造を備えた筒型のクロージャを介して、ブラシ毛チャネルの端部で行な
われる。この先行技術は、射出成型を通じて製造可能なブラシ毛は、特に塗料用刷毛として使用するためには好適でないことを示している。金型からの取外しの後、それらは射出成型金型の外側で再加熱され、次いで引張られる。したがって、断面は低減され、これによって、必然的にブラシ毛間の分離が増加する。しかしながら、この種の塗布ブラシでは、ブラシ毛は、塗布媒体を蓄積および保持するためのブラシ毛間の毛管現象を生じるために、互いから最低限離れた場所に配置されるべきである。

ブラシ毛サポートのための第１のツール部分、および開口した金型のキャビティの大半を覆い、そこにその反対の端部で広がり、その場所で閉じられる短いチャネルが形成された第２のツール部分を有する射出成型ツールを用いた射出成型によって、形成されたブラシ毛を備えたブラシを製造する試みがなされている（ＤＥ２１ ５５ ８８８ Ｃ３）。射出中、溶融ポリマーの塊は、サポートの金型のキャビティから短いチャネルに入り、広がりに流れ込んで、頭部を備えた短いボルトを生じる。金型の開放中、頭部はいっしょに動かされ、ボルト状のブラシ毛の半完成品は引張られる。このことによって、ある分子の配向が生じ、これは、エンドレスモノフィラメントの製造と同様に安定性を増す。

押出エンドレスモノフィラメントからブラシ毛を製造し、次いで、別に製造されたブラシ本体に取付けることを、ブラシ毛を備えたブラシ全体を射出成型することで置換えようとする試みは明らかに失敗している（ＵＳ２００１／０００７１６１ Ａ１）。

ブラシ毛のみを射出成型で製造しようとする既知の提案（ＵＳ ３，２５６，５４５）についても同じことがいえる。この最も近い先行技術は、射出成型に必要な円錐形の結果として一体型ブラシの射出成型によって得られるブラシ毛と同様に、押出されたブラシ毛は、ブラシ毛端部の事後処理によって得られる柔軟性の高いブラシ毛端部を有するという理解に基づくが、これは、しかしながら、磨耗耐性および耐久性に関して不利な影響を有する。この特許の方法は、端部に向かって減少する磨耗耐性を、取付け側（射出側のブラシ毛の根元）の端部から自由端に向かって、射出されたブラシ毛の断面を拡大することによって改善することを提案している。断面の形状は、連続的または非連続的に増加してもよい。どの場合でも、ブラシ毛の取付け側の端部より、作業端部の領域により多くの量のプラスチック材料が存在する。既知の円錐形のブラシ毛の不十分な特性は、ブラシ毛端部の領域により多くのプラスチックの塊が蓄積することで補償される。しかしながら、プラスチックの塊または断面が増加するにつれ、エネルギ的に好都合なボール構造が増加し、すなわち、ブラシ毛は、拡大された断面のために過度に曲げ弾性を失うことが見落とされてきた。この射出成型方法は、８００バールから１２００バール（約０．８×１０⁵ｋＰａから１．２×１０⁵ｋＰａ）の間の射出圧力を提案しており、これは、溶融ポリマーの塊が金型を満たすように、それを射出側で当初狭いチャネルを通して、広がったチャネルへと導入するために必要である。比較的高い圧力にも拘らず、配向されない分子構造の推奨されるブラシ毛の直径は、断面が薄い領域で１．６ｍｍから２．２ｍｍの間、断面が厚い領域で１１ｍｍから１２ｍｍの間である（列５、４３行目から４８行目、および列、３２行目から４２行目）。射出成型されたブラシ毛をブラシ毛サポートに取付けるために、同じ溶融ポリマーの塊のサポート構造がブラシ毛の射出側に形成され、必要であればいくつかのブラシ毛が相互接続される。

技術文献（ドイツの雑誌"Die Angewandte Makromolekulare Chemie"175 (1990)の１８７ページから２０３ページのエーレンシュタイン：溶融変形プロセスでの熱可塑性物質の自己強化（"Ehrenstein: Eingenverstaerkung von Thermoplasten im Schmelze-Deformationsprozess"）も、ポリアミドでは、僅か３％および６％、ポリエチレンでは、３３％および５．５％の弾性率［Ｎ／ｍｍ²］および引張強度［Ｎ／ｍｍ²］の理論的な機械的値が
押出および射出成型方法によってそれぞれ得られ、射出成型された構成部品では、張力のない状態（分子のボール構造）が好ましいことを教示している。

この発明の根底にある目的は、押出されたブラシ毛よりも曲げ挙動および曲げ回復が優れ、かつ弾性率および引張強さの理論値を最大限に達成して、比較的小さな断面を備えた高品質のブラシ毛を広い範囲の長さで製造し、ブラシまたは塗料用刷毛などの最終製品の要件に調節されたブラシ毛の幾何学的形状およびブラシ毛の配置の製造を簡略化するの可能にするブラシ毛を射出成型によって製造することである。この発明は、この方法を実行するのに好適な装置にも関する。

溶融ポリマーの塊が、予め定められた長さおよびこの長さに沿った予め定められた断面の形状のブラシ毛成型チャネルへと圧力下で射出され、射出成型中、チャネルに排出口が設けられる既知の射出成型方法から離れて、この目的は、射出圧力の程度がブラシ毛成型チャネルの断面の形状に従って調整されて、溶融ポリマーの塊の剪断流れが、溶融ポリマーの塊の流れの中央の高いコアスピード、および少なくとも溶融ポリマーの塊の壁に近い領域でのポリマーの分子の異なる縦方向の配向の下の壁の摩擦による剪断効果とともに生成されるようにされ、これはチャネルに沿って維持され、チャネルは同時にその長さに沿って排出口を設けられて、剪断流れの維持を支援する。

この発明は、モノフィラメントの曲げ挙動は、主に分子の配向の生成および維持によって増加することができるという理解に基づくが、これはブラシ毛、ブラシおよび塗料用刷毛の射出成型ではこれまで理解されていなかった。溶融ポリマーの塊の流れの中の分子の構造には、十分に細い断面およびエネルギ的に最も有利な張力のないボール構造を変形かつ引き伸ばすために強い剪断効果を有するスピードのプロファイルへと強いられる溶融流れを使用してのみ実質的に影響を与えることができる。このため、この発明によると、射出圧力は十分に高いレベルに設定されるため、流れの中央の高いコアスピードおよびチャネルの壁上での溶融ポリマーの塊の壁との摩擦による大きな剪断効果を特徴とする険しい流れのプロファイルがブラシ毛成型チャネル内に形成され、壁の摩擦による剪断力が大きいほど、近隣の流れの層の間のスピードの差は大きくなる。コアのスピードが高いこの種の流れのプロファイルによって、最も細い断面（小さなブラシ毛の直径）および長いチャネル（ブラシ毛の長さ）でも、ブラシ毛成型チャネルが確実に完全に満たされる。

スピードのプロファイルは、対応する高い、任意で可変の射出圧力を通じて、ブラシ毛成型チャネルの長さに沿った予め定められた断面の形状に応じて設定することができる。これによって、ポリマーの分子は、チャネルの壁の近く、および程度は低いが溶融流れ全体の中で縦方向に配向され、コアのスピードの大きさは、小さな断面および長さが長い場合でも、溶融ポリマーの塊が時期尚早に凝固するのをさらに防止する。

高い圧力だけでは、細い成型チャネルを素早く満たすのに十分ではない。この発明によると、チャネルには、高い流れのスピードを備えた剪断流れがチャネルの端部まで維持されかつ分子の所望の縦方向の配向がブラシ毛の先端に達するように、その長さに沿って排出口を設けられる。

実地試験から、射出圧力は少なくとも５００バール（０．５×１０⁵ｋＰａ）であるべきであり、かつブラシ毛成型チャネルの断面に依存する関数であることがわかった。たとえば、０．３（長さの中程で測定したもの）の平均的なブラシ毛の直径およびブラシ毛成型チャネルの対応する断面を有し、かつ１０．５ｍｍの長さを備えた検討中の高品質のブラシ毛では、所望のスピードのプロファイルは、少なくとも５００（０．５×１０⁵ｋＰａ）の射出圧力で生成され得る。上述の射出圧力の約２／３は、通常、ブラシ毛成型チャ
ネル内で特定の圧力に変換され得るため、チャネル内の溶融ポリマーの塊は３００バール（０．３×１０⁵ｋＰａ）より大きい圧力を有するべきである。

結晶溶融温度未満での凝固中、熱可塑性材料はクリスタライトを形成し、これはそれらの形状および構成に応じて弾性（Ｅモジュール）および引張強度（引き裂き強度）に影響を与える。針状結晶の形成は、引張強度の増加による弾性率および強度の増加を通じて合成に正の影響を与え、平行な分子のセクションでの結び付けられた細長い種結晶の形成を当初必要とする。この種結晶の形成は、恒温の結晶化と比較して、とりわけ流れのプロセスでのように力を導入することによって増幅することができる。このことによって得られるこの発明のブラシ毛形成チャネル内の溶融ポリマーの塊の高い射出圧力および高い流れの速度は、縦方向の分子の配向を促進するだけでなく、結晶の形成も促進し、高い圧力は同時に負荷の増加を通じて結晶の充填密度を増加させる。分子が配向された溶融ポリマーの塊の部分的な結晶化によって、緩和時間が増加し、すなわち、分子の配向は、より長期間続く。

上述の効果は、この発明をさらに発展させた形でブラシ毛形成チャネルが冷却されることでさらに支援される。

断面が細くかつブラシ毛成型チャネルの長さが長いほど、溶融ポリマーの塊の粘性を維持しかつ金型を完全に満たすためにチャネルの壁を暖かく保つことがより理にかなっている。この発明の方法のパラメータを設定するとき、ブラシ毛成型チャネルが冷却されると金型の確実に満たされる。チャネルの冷却、および関連する力の導入は、結晶の形成をさらに促進し、緩和時間を増加させる。チャネルの壁に生成されるブラシ毛の外側の安定化層は事後圧力を増加させるが、これは射出成型ではよくあることである。事後圧力が高いほど、依然として溶融しているブラシ毛のコアでの種結晶の形成が強まる。圧力は同時に溶融温度を高め、所与の塊の温度に対する溶融した塊の冷却を向上し、これによって、結晶成長のスピードに正の効果を生成し、かつ分子の緩和を妨げる。

高い射出圧力および高い流れの速度は、確実に金型を完全に満たしかつ成型チャネル内のキャビティまたは溶融した塊に空気が含まれるのを防ぐために、急速かつ有効に排出口を設けるために特定または付加的な手段を必要とする。従来の射出成型方法では、ブラシ毛成型チャネルは、キャビティがチャネルの端部で完全に閉じられるか、またはチャネルを規定する縦方向に分割される射出成型金型では、ブラシ毛に平行な２つの平面で排出口が設けられる。第１の場合では、完全な、好ましくは丸みの付けられたブラシ毛の端部を形成するために、溶融ポリマーの塊が排出領域に入るのを防ぐために、排出口は大きく縮めなければならない。ブラシ毛に平行な排出口の設置では、金型分離平面は流れの方向にあり、結果として、溶融ポリマーの塊は排出口の隙間の最も細いところにまで入り、ブラシ毛のジャケットに沿って金型分離の継目を生成する。

したがって、この発明は、溶融ポリマーの塊の流れの方向に横向きにブラシ毛成型チャネルに排出口を設置することを提案しており、排出口の設置は、溶融ポリマーの塊の流れの方向に横向きにいくつかの平面で行なわれることが好ましい。排出口設置の平面の数が多いほど、予め定められたチャネルの長さに対して排出口が溶融した塊の前方のスピードに応じて制御されるように、ブラシ毛成型チャネルは長くなる。排出口の設置はブラシ毛チャネルの円周全体のまわりの平面で可能であるため、ブラシ毛に平行な金型分離平面のものより大きくかつ複数の平面上で実現することのできる流れの方向に横向きの対応する隙間の長さがある。

排出口設置平面は、排出口を設置される体積に応じて、ブラシ毛成型チャネルの長さに沿って等しい分離で設けてもよく、任意で溶融ポリマーの塊の流れの方向に累進的または
累減的な分離とともに設けてもよい。このことによって、チャネル内の十分に高い逆圧を同時に維持し、金型を均一に満たすことができる。

ブラシ毛成型チャネルには、単に溶融ポリマーの塊の流れの圧力を通じて空気を変位させることで排出口を設置することができる。しかしながら、排出口の設置は外部の低い圧力によっても支援することができる。

この発明の方法は、実質的に均一な断面を備えたブラシ毛成型チャネルに射出側から溶融ポリマーの塊を射出して、ブラシ毛およびブラシのための以前の射出成型技術では製造できなかった実質的に筒型のブラシ毛を生成することを可能にする。

断面は、ブラシ毛の根元からブラシ毛の端部へと曲げ強度を強めるために多くの用途で必要とされる、好ましくは緩やかな円錐形を備えたブラシ毛を製造するために、射出側から実質的に連続してテーパしていてもよい。そのような円錐形は、高いコアのスピードを備えた険しい速度のプロファイルおよび長さに沿って増加する端縁領域の剪断効果を維持するかまたは強化して、流れ抵抗の増加にも拘らず、分子の配向および結晶の形成はブラシ毛の端部に向かって促進される。

射出成型は、断面および長さの許容差が±３％の正確にサイズ決めされたブラシ毛を製造するのに対し、同じ構造パラメータを備えた押出ブラシ毛は±１０％の許容差を有する。押出ブラシ毛のもともとは円形の断面は、処理を通じて楕円形にされるが、これはこの発明に従って製造されるブラシ毛には不必要である。

射出成型技術は、通常、射出成型された部品を適切に取外すことができるように必要な数度（＞１．００°）の金型取外しスロープに関係する。金型の取外しは、通常、排出ピンによって支援される。上述の先行技術によってブラシ毛が射出成型されるとき、金型のスロープは、金型からの取外し中にブラシ毛が引きちぎれるのを防ぐためにかなり大きくなければならない（ＵＳ３ ２５６ ５４５）。このことは、先行技術がブラシ毛に平行な金型分離平面を有する射出成型ツールを使用し、これによって上述の欠点を受入れることになる１つの理由である。この発明の方法は、金型を十分に満たしつつ、金型のスロープを０°の値まで低減することを可能にする。ブラシ毛の端部に向かって増加する曲げ角度を有する円錐形のブラシ毛の正の特性が所望されるときには、０．２°から０．５°の領域の比較的小さな円錐形を備えた長さの長い細いブラシ毛を製造することができる。金型の取外しは、縦方向の配向、および金型からの取外しに重要な特に壁に近い領域でのブラシ毛の引張強度（引き裂き抵抗）の関連する増加によって促進される結晶形成によって簡略化される。金型からの取外しを容易にするためのさらに別の手段は、装置に関して説明する。

この発明の方法のさらに別の実施例では、任意で連続して実際のブラシ毛に向かってテーパする広がった根元領域を備えたブラシ毛を製造するために、溶融ポリマーの塊は、ブラシ毛成型チャネルに向かってノズルのように細くなって延長の流れを生成する入口領域に射出される。

そのような細い部分は延長の流れを生成し、これはかなりの分子の配向を生じさせ、流れの特性によって、細い部分の後の流れのプロファイルを対応して強化する。したがって、細い部分は射出側の近くに配置されることが好ましい。細い部分をブラシ毛成型チャネルの長さに沿って設けて段を付けられたブラシ毛を実現することも可能であり、この場合も、細い部分は分子の構造および結晶の形成に正の影響を有する。

任意の上流入口領域の後、ブラシ毛成型チャネルの断面は、射出成型されたブラシ毛が
任意で幅広い根元の領域を備えて対応する直径を有するように、最大の幅が≦３ｍｍであるように選択されることが好ましい。この断面および幅広い根元の領域を有するブラシ毛は、押出または紡績では製造できない。これに関して「最大の幅」という言葉は、ブラシ毛は、たとえば、楕円などの円形とは異なる断面を有してもよいことを意味し、長さの最大の幅は楕円の長い軸に対応する。

この発明の用途では、チャネルの最大の幅と長さとの比率は、≦１：５から１：１０００になるように選択され、好ましくは≦１：２５０までになるように選択され得る。たとえば、根元の領域またはその近くでの最大の直径が３ｍｍで、１５ｍｍから７５０ｍｍの間の長さを有するブラシ毛を製造することができる。最大の幅が小さいほど、長さは短くなる。たとえば、歯ブラシ、塗布ブラシ等のための厳しい要件では、根元の領域の上方での直径が０．５ｍｍ以下であることが推奨され、これによってこの発明の方法では６０ｍｍより長い長さのブラシ毛が可能となる。

この発明の方法は、ブラシ毛のセットを１つの射出プロセスで製造することができるように溶融ポリマーの塊が同時にいくつかの隣接するブラシ毛成型チャネルに射出され、これによって対応する数のブラシ毛が形成されるときに、同様に有利な態様で変形することができる。ブラシ毛成型チャネルの分離を最低限にすることで、取外されたブラシ毛の僅かな小型化によってパック（puck）の形のブラシ毛の配置が製造される。

ブラシ毛成型チャネルの数および配置は、ブラシまたは塗料用刷毛のブラシ毛の原料全体が１つの射出プロセスで製造されるように選択することができ、ブラシ毛の間の分離およびそれらの幾何学的な関係は、ブラシ毛の原料の所望の配置に従って変えることができる。

さらなる実施例では、溶融ポリマーの塊は隣接するブラシ毛成型チャネルに射出され、これによって少なくとも２つのブラシ毛の間に同時に接続が形成され、接続は、接続されたブラシ毛をさらに取扱うために役立ち、かつブラシ本体、塗料用刷毛の柄等に接続するための助けとなり得る。またはこれに代えて、あるポリマーからのブラシ毛の射出の後、別のポリマーの溶融ポリマーの塊を続いて射出して、ブラシ毛間に接続を生成することができる。この接続は、いくつかのブラシ毛を接続するバー、格子等の形であってもよい。２０％以上の接合係数での異なるポリマーの使用は十分に安定した接続を保証する。

接続は、異なる熱可塑性ポリマーまたは熱弾性ポリマーを含み得る少なくとも１つの別の溶融ポリマーを射出することによって、ブラシ本体またはその一部を同時に形成し得るかまたはブラシ本体または塗料用刷毛の柄に完成させることができるブラシ毛サポートを形成するように設計してもよい。

この発明のさらに別の変形例では、いくつかのブラシ毛は、それらを接続するブラシ毛サポートと組合せて、ブラシまたは塗料用刷毛のための完全なブラシ毛の原料または部分的な原料を製造できるように異なる長さで射出してもよく、ブラシ毛の端部は平坦または非平面の包囲面に沿って異なる高さにあり、完成したブラシは最適化されたブラシ毛の端部の外形を有する。

ブラシ毛のグループは、完成したブラシの予め定められた領域で異なる効果が可能となるように異なる断面で射出することもできる。

同様に、ブラシ毛のグループは、その長さに沿って異なる断面の形状を備えるように射出することもできる。ブラシ毛のグループは、異なるブラシ毛の配向を備えたブラシ毛の原料が製造されるように互いに非平行に射出することもできる。

この方法の別の実施例によると、同じ幾何学的形状を有するが曲げ弾性（硬さ）が異なるブラシ毛は、同じ成型チャネルで異なる溶融ポリマーの塊を射出成型することで製造することができる。程度の異なる硬さ（質感）を有するブラシのための押出ブラシ毛では、たとえば、軟らか目、普通、硬目の硬さの段階を有する歯ブラシでは、所望の程度の硬さは、ブラシ毛の直径によってのみ影響され得る。すなわち、同じ構造の歯ブラシを３つの異なるブラシ毛の直径で準備しかつ処理しなければならない。この発明の方法は、単にポリマーを選択することを通じて、および任意で同じブラシ毛の直径で射出圧力を調節することによって、これら硬さの程度を実現する。

ブラシ毛は、凝固した状態では二次的な結合力が低いポリマーまたはポリマーの混合物から射出することができる。これらブラシ毛は、製造後に機械的な力によって裂くことができ、ブラシまたは塗料用刷毛へとさらに処理された後に必要とされる場合のみ、これによって印を形成することができる。

ブラシ毛は、使用中に活性となる添加物を含むポリマーから射出することができる。添加物は、機械的な、たとえば、研摩効果を有してもよく、たとえば、歯ブラシのブラシ毛では、保護作用、治療作用またはリミネラライジング作用を備えた添加物であってもよい。この種の多数の添加物が知られている。

この発明は熱可塑性ポリマーからブラシ毛を射出成型するための装置にも関し、これは射出圧力を生成するための手段と、溶融ポリマーの塊のための少なくとも１つの供給チャネルおよび製造されるブラシ毛の長さおよび断面形状に対応する金型の外形を備えた成型チャネルの形の少なくとも１つのキャビティを有する射出成型金型とを含み、成型チャネルは、射出成型中に変位された空気を開放するための関連する排出手段を有する。この種の装置は上述の先行技術から既知である。

この種の装置は、この発明によると、好ましくは少なくとも５００バール（０．５×１０⁵ｋＰａ）の射出圧力を生成するための手段、および成型チャネルの長さに沿って分布しかつ射出圧力と協働して溶融ポリマーの塊の中央に高いコアのスピードを備えた剪断流れと射出チャネルの壁上に剪断効果とを形成するように設計される排出断面を有する排出手段を特徴とする。

そのような装置は、この方法に関して述べたように射出成型によってブラシ毛を製造することができる。ブラシ毛またはブラシ毛を備えた一体型のブラシを製造するための既知の射出成型装置と比較して、この発明による装置は、ブラシ毛を形成するチャネルに所望の流れの力学が得られるように設計される。

射出圧力を生成するための手段は、５００バールから４０００バール（０．５×１０⁵ｋＰａから４×１０⁵ｋＰａ）の間の射出圧力を成型チャネルの長さおよび断面の形状に応じて設定できるように設計されることが好ましい。圧力が高いほど、製造されるブラシ毛の断面は小さくなり、長さは長くなる。

射出圧力を生成するための手段および成型チャネル上の排出断面は、成型チャネル内の溶融ポリマーが少なくとも３００バール（０．３×１０⁵ｋＰａ）から１３００バール（１．３×１０⁵ｋＰａ）の特定の圧力を有するように、構成および制御に関して設計される。この設計は、成型チャネルの上流で克服されるべき塊の流れおよび流れ抵抗に調節される。

生成手段での射出圧力が十分に高い場合、射出圧力は、１つの射出成型ユニットで異な
る幾何学的形状の射出成型金型の射出が可能となるように、成型チャネルの長さおよび断面の形状に応じて有利に制御することができる。

この目的は、排出手段が特定の圧力に応じて制御可能な排出断面を有するという点で支援される。

この発明の装置では、射出成型金型は、各射出成型サイクルの後または金型からの取外しの後の外部的な冷却で有り得る冷媒に関連付けられるため有利である。射出成型金型の成型チャネルは、成型チャネルを低い温度に保つために関連付けられる冷却手段を有してもよい。

この発明の特に好ましい実施例では、射出成型金型は、成型チャネルの縦方向の延在部に横向きに層に配置されたいくつかの成型プレートからなり、その各々は成型チャネルの縦方向のセクションを規定する。

幾分ブロック型の射出成型金型を用いた先行技術に対して、この発明は、積層された成型プレートの構成を提供する。この構成は、厚みの薄い各成型プレートに高い精度で最低限のボア断面を形成することを可能にする。この製造技術および他のどの製造技術でもボアの深さをより大きくしようとすると失敗するであろう。このことは、細い断面の製造のために縦方向に分離された射出成型金型が必要であった理由でもある。それらの欠点は先行技術に関して説明している。この発明で射出成型金型をいくつかのプレートに分解することによって、全長に亘って高くかつ再現可能な精度の長さの長い成型チャネルが実現される。成型チャネルの端部を含みかつブラシ毛の端部を形成する成型プレートは、その成型プレートの厚みが薄いことによって、付加的な排出手段なしに、金型分離継目のないきれいな外形を有するブラシ毛端部を形成するための深さの浅いキャビティを有することができる。いわゆるディーゼル効果によって、細い金型の断面で見られるポリマーの酸化は、キャビティの深さが浅いことによって起こらない。

射出成型金型の積層構造によって、さらに、成型プレートに排出手段を形成すること、すなわち、それらの数に対応した頻度で排出手段を形成することが可能となる。排出手段は、たとえば、細い隙間またはチャネルによって成型プレートの互いに面する支持面の間に形成されることが好ましい。そのような細い隙間またはチャネルに垂直の溶融ポリマーの塊の流れの高い速度によって、高い圧力にも拘らず、溶融した塊が排出開口部に入ることが防止される。したがって、排出開口部は、その金型分離平面が溶融した塊の流れの方向にある２つの外郭の金型よりも大きくてもよい。排出断面は、僅か数μｍから３００μｍの最大の幅で形成され得る。

排出手段は、成型プレートの互いに面する表面の表面粗さを通じて完全にまたは部分的に形成されることが好ましい。

さらに有利な別の実施例では、排出手段は、排出断面の最も細い点を通過した後に空気が自由に逃れることができるように、成型チャネルの表面から外側に増加する排出断面を有する。

成型チャネル内の特定の圧力によって生じる空気の変位は、排出手段が外部の低圧力源に接続されるときに支援することができる。

装置は、筒型または僅かに円錐型のブラシ毛を製造するために、成型チャネルがその長さに沿って実質的に一定であるかまたはその端部に向かって実質的に均一にテーパする断面を有するように設計してもよい。

上述の方法の条件での実地の射出試験によって、成型チャネルが線形の軸を備えて１．０°より小さい角度でテーパすると、優れた曲げ挙動を有する僅かに円錐型のブラシ毛を金型から取外すために十分な金型のスロープが生成されることがわかった。

成型チャネルは、完成ブラシの用途に必要とされる特別に設計されたブラシ毛の端部を製造するために、非連続的に端部に向かってテーパする断面を有してもよい。

成型チャネルの断面の最大の幅は３ｍｍ以下であることが好ましい。これは高品質のブラシおよび塗料用刷毛に所望されるブラシ毛の断面を含む。

少なくとも１つの成型プレートを、成型チャネルに向かってテーパする広がりを有する射出側に配置し、供給チャネルに面するそれらの側に上述の最大の幅を有する成型チャネルを規定する成型プレートの上流で接続して、ブラシ毛の根元およびブラシ毛の底部の断面を強化し、かつこの広がりによって、成型チャネルの入口領域に拡張の流れを実現して所望の流れの力学の形成を支援することができる。広がりは、ブラシ毛およびブラシ毛、ブラシ本体等を接続するサポートへの滑らかな接続ショルダをブラシ毛に作るように、成型チャネルに向かってトランペット状に細くなってもよい。このことはあらゆる種類の衛生用ブラシにとって特に重要である。

成型チャネルの断面の最大の幅とその長さとの比率は、１：５から１：２５０の間であることが好ましいが、１：１０００であってもよく、この比率が高い値に近いほど成型チャネルの断面は細く、低い値に近いほど最も細い断面は大きくなる。

この発明のさらに別の実施例では、成型プレートの数および厚みは成型チャネルの長さに適合され、成型プレートの数は成型チャネルの断面の最大の内径と長さとの比率に反比例する。射出成型金型に属する成型プレートの数は、同じ金型を用いてさまざまな長さのブラシ毛を製造できるように変動してもよい。

成型プレートは、成型チャネルの中央の直径の約３倍から１５倍の厚みを有するのが好ましい。平均の直径が０．３ｍｍで、長さが１０．５ｍｍのブラシ毛では、成型プレートは、たとえば１．５ｍｍから２．００ｍｍの厚みを有する。１．５ｍｍから２．０ｍｍの成型チャネルの縦方向のセクションには、高い精度で成型プレートへとドリルで孔を空けることができる。

成型プレートは、個々にまたはグループでそれらのプレートの平面に垂直に動かすことができる。これによって、特に、非従来の態様で金型からブラシ毛を取外すことができ、たとえば、成型プレートは、成型チャネルの端部に金型の外形を有する成型プレートで始まって、供給チャネルに面する成型プレートで終わり、これは後に個々にまたはグループで取外すことができる。

成型プレートは、射出成型機の方法に特有の高い閉鎖圧力下で確実にまとめられ、それらの厚みが薄いにも拘らず、変形力にはさらされない。さらに、排出開口部は、縦方向の排出口を備えたチャネルとは異なり、型締め圧力によって閉じられて保たれ、それらを閉じて保つための付加的な手段を必要としない。

実地のテストから、この発明の細い断面およびチャネルの長さは、たとえば、２つの成型プレートのみが存在する場合にブラシ毛を取外すのにかなりの抽出力を必要とすることがわかった。ブラシ毛は大抵破損してしまう。プレートの数およびそれらの互いからの連続する分離を増やすことによって、特に供給チャネルに面する成型プレートが最後に取外
されるときに、金型からブラシを損傷なく取外すことが可能となる。金型からの取外し中、各成型プレートの孔の端縁は、ブラシ毛のジャケットに不利な影響を与えることなく、成型分離平面に形成された「ポリマースキン」を平らにする引張りノズルの役割をする。どの場合でも、ブラシ毛の端部は完璧に形成される。

個々の成型プレートは、隣接する成型プレートに平行に変位させて、射出成型後にブラシ毛に横向きの荷重を作用させることができ、これによって分子の構造を最適化することができる。

さらに別の好ましい実施例では、射出成型金型は、たとえば１つの射出成型サイクルで所望の幾何学的形状および構成のブラシ毛原料を得るために、異なる長さおよび／または異なる断面の形状の成型チャネルを有する。

さらに別の実施例によると、射出成型金型は、成型プレートの動きの方向に対して傾いた角度で延在する中央の軸を含む成型チャネルを有し、各成型プレートは、角度の変動に拘らず、個々の成型プレートの連続的な取外しによって金型からの取外しを可能にする長さを備えた成型チャネルの縦方向のセクションを含む。

射出成型金型を成型チャネルに横向きに延在する複数の成型プレートにさらに分けることによって、成型チャネルを縦方向のセクションにさらに分けることができ、ブラシ毛の軸が成型プレートの動きの方向（取外しの方向）に対して傾いているときでも、ブラシ毛の過度の張りなくまたはそれを変形することなく金型から個々の縦方向のセクションを取除くのが可能になる。このようにして、ブラシ毛のグループは単一の射出成型金型で製造することができ、ブラシ毛は互いに平行ではあるがそれらを接続するブラシ毛サポートに対してある角度で延在するか、または互いに対して異なる角度の配向を有する。

さらに別の実施例によると、射出成型金型は、成型プレートの動きの方向に対して湾曲した中央の軸を備える成型チャネルを有し、各成型プレートは成型チャネルの縦方向のセクションを規定し、これは湾曲に応じて個々の成型プレートを連続して持ち上げることによって金型からの取外しが可能となるようにサイズを決められる。

これによって、波状のブラシ毛も製造することができ、容易に金型から取外すこともできる。さらに、単一の射出成型金型で、まっすぐなブラシ毛、波状のブラシ毛および湾曲したブラシ毛を同時に製造することができる。

さらに別の実施例では、射出成型金型は、ブラシ毛の射出成型後に、隣接する成型プレートに対してその平面で変位させて、これらとともに成型チャネルの長さの対応する部分に作用するすべてのブラシ毛のための留め手段を形成することができる少なくとも１つの成型プレートを有する。

このことによって、この発明は、射出成型金型の部分を使用して、射出されたブラシ毛を掴み、かつそれらの長さの一部分に沿って射出成型金型の中でそれらを固定して、たとえば、端部に近い成型プレートを取外しの方向で残りの成型プレートから分離し、かつブラシ毛が中間の部分的な長さに沿って、すなわち、これら成型プレートと残りの成型プレートとの間で露出されるようにブラシ毛の半加工品をいっしょに動かすことができる。留め成型プレートの後の変位、および端部近くの成型プレートをブラシ毛の射出端部に向かう方向で戻すことで、これら端部が射出側で成型プレートを越えて突出する。射出成型金型の移動によって、任意でホルダによってさらに留められて、射出成型金型を、ブラシ毛サポートまたはブラシ本体を形成する金型のキャビティを有する別の射出成型ツールに接続することができる。別の射出成型プロセスでは、突出する端部はこの金型のキャビティ
を満たす別の溶融ポリマーの塊によって囲まれる。

留め手段は、他の成型プレートからの取外しの後に、留められたブラシ毛を別のワークステーションに移動してブラシ本体に接続するための輸送ホルダとしての役割も果たす。これは、ブラシ毛が、たとえば、ブリッジ、格子またはブラシ毛サポートなどの接続によって既に接合されているときにも可能である。留め成型プレートは、ブラシ毛とブラシ毛サポートとの間の遷移の近くにあり、ホルダは取外しの方向で接続とともに取外され、次いで移動され、ホルダの役割をする成型プレートは、成型プレートの相当するセットによって置換され、再び完全な成型金型が得られる。ホルダは、循環経路で動く持ち運び可能なホルダであってもよく、射出成型金型を補完するために、ホルダからブラシ毛を完全に取外した後に再使用してもよい。後続の製造ステップ、たとえば、挿入、接着、溶接、射出等で接続が直接的に必要とされない場合、これは取外すこともでき、従来の接合技術を使用して、ブラシ毛のみをブラシ毛サポートまたはブラシ本体に接続してもよい。

この発明のさらに別の実施例では、射出成型金型は、留め手段を含む成型プレートの少なくとも２つのグループからなり、その第１のグループは端部を含む成型チャネルの部分を含み、別のグループは成型チャネルの残りの部分を含む。第１のグループは第２のグループから取外すことができ、後続のグループは互いから時間の順に取外すことができる。射出プロセスは、グループの数に対応する数の射出成型サイクルに分けることができ、射出成型金型の閉じられた最初の位置では、溶融ポリマーの塊が成型チャネル全体に第１の射出サイクルで射出されるようにされ、第１のグループは別のグループから取外すことができ、これによって留め手段を介して半加工品を運ぶことができ、引張り経路は半加工品の長さよりも短い。次いで、第２の射出成型サイクルでは、さらなる溶融ポリマーの塊が別のグループの成型チャネルの解放された縦方向のセクションに射出され、最後から２番目のグループが最後のグループから取外されて、成型チャネルの長さよりも長いブラシ毛が生成されるまで、射出／取外しのステップが繰返される。ブラシ毛は断面で製造され、これによって長いブラシ毛の製造が可能となる。

装置のこの実施例では、異なる溶融ポリマーの塊を各射出サイクルで射出して、ブラシ毛の長さに沿っていくつかの構成要素を有するブラシ毛を製造することができ、各ステップで使用されるポリマーは、ブラシ毛およびブラシ毛サポートへの接続の要件に適合することができ、これによって、いくつかの領域を備えたブラシ毛が製造される。個々のグループの取外しの動きは、短い時間間隔で射出成型サイクルに適合することができ、引張りの動き中に残りの成型プレートから取外される半加工品は十分に冷却される。個々の領域はともに接合されることが好ましいが、最後に射出された部分的な長さの端部の対応する輪郭付けによって、積極的または非積極的な態様で接続してもよい。

ブラシ毛の端部および成型チャネルの端部の金型の外形を含む成型プレートは、異なる形状の端部を備えたブラシ毛を製造するために、異なる金型の外形を有する成型プレートで置換できることが好ましい。この成型プレートは、ブラシ毛の端部を金型から失敗なく取外すことができるように、滑らかな外形を有すべきであり、これはそれぞれの用途にとって重要である。

このように、ブラシ毛の端部の外形は、さもなくばブラシ毛の一定の幾何学的形状に対して変化させることができ、たとえば、尖った端部または可変の丸みを付けられた端部を有し、またはフォーク状の端部（２つの先端等）を備えたブラシ毛を製造する。この成型プレートは、ブラシ毛原料のブラシ毛の端部のために外形を付けられた包囲面を形成するように、異なる深さの縦方向の成型チャネルセクションを有してもよい。

２つ以上の成型チャネルを接続する金型のキャビティは、任意ですべてのブラシ毛を接
続することができるブラシ毛の間の接続を形成するために、供給チャネルと射出成型金型の成型チャネルとの間に配置されることが好ましい。これは、ブラシ毛原料全体をさらに扱うための補助手段、またはブラシ毛原料をブラシ本体で完成させるための補助手段として機能することができる。

金型のキャビティは、ブラシまたは塗料用刷毛本体もしくはその一部を製造するように設計することができる。

特に、金型のキャビティは、ブラシまたは塗料用刷毛本体もしくはその一部を複数の構成要素の設計で製造するために、異なるポリマーから形成することができる。

この発明を図および実施例によって以下に説明する。

図１は、異なる直径のブラシ毛成型チャネル内の流れのプロファイル（スピードのプロファイル）を概略的に示す。チャネルの壁は垂直の破線で示され、関連する直径は図の下方に（ｍｍ）で示される。最も小さいブラシ毛成型チャネルの直径は０．３ｍｍであり、最も大きなものの直径は６ｍｍである。チャネルの中心での一定の流れのスピード（コアのスピード）は、チャネルの直径（ブラシ毛の直径）に依存した図示の流れのプロファイルに繋がり、これは、概算して放物線状の依存を有する。成型チャネルの直径がその長さに沿って一定であれば、流れのプロファイルはその形状を変化させず、または僅かに変化させるのみである。

図２から図４に概略的に示されるように、成型チャネルが緩やかな円錐形を有する場合、一定の圧力に対してコアのスピードは増加し、壁に近い領域での壁の摩擦によって強い剪断効果が生成され得る。そのような成型チャネルに射出成型中に溶融ポリマーの塊が充填されると、分子は剪断効果によって、壁の領域で強い縦方向の配向を起こし、充填されない溶融した塊の分子はエネルギ的に最も好ましいボール構造を有する。対応する高い圧力下で成型チャネルに射出される溶融ポリマーの塊では、これは、十分に高いコアのスピードに対してブラシ毛の端部まで延在する壁に近い領域における製造されるブラシ毛の強化に繋がり、分子の配向は中央に向かって減少する。壁に近い領域の強い剪断効果を備えた剪断流れによる分子の配向には、張力による結晶の形成も伴い、端縁領域の強い剪断効果は長い針結晶の形成を促進する。さらに、高い射出圧力の使用は、種結晶の形成および結晶の密度に好ましい影響を与える。３００バール（０．３×１０⁵ｋＰａ）より大きく、好ましくは１３００バール（１．３×１０⁵ｋＰａ）より大きい成型チャネル内の特定の圧力を用いることで、成型チャネルに十分に排出口が設けられるときに弾性率および曲げ弾性が大きく改善され、これによって引き裂き耐性（引張強度）が増加する。この特定の圧力は、圧力生成手段からの５００バール（０．５×１０⁵ｋＰａ）より大きな射出圧力を必要とする。

図２の成型チャネルで製造された図５によるブラシ毛は、比較的硬い根元の領域ａ、ブラシ毛の端部に向かって増加するその自由長ｌに沿った曲げ弾性、および高い引張強度を有する。根元の領域ａは、主にブラシ毛サポートまたはブラシ本体に接続するかまたは埋込まれるためのものであり、ブラシ毛はその自由長ｌに沿って、心軸のセクションを有し、これは心軸のベースｂおよび実際の心軸ｃからなる。領域ｂおよびｃでの断面の減少は、曲げ撓みにとって不可欠であり、上述の効果による曲げ弾性の増加によって補償される。心軸の領域ｂ、ｃは、実際の有効な領域ｄ、すなわち、先端領域ｔとともにブラシ毛の柔軟性を決定する領域を形成するブラッシング効果に重要な領域によって接合される。先端領域およびその形状によって、ブラシ毛の直接的な表面の効果、表面の不規則性への貫通の深さ等が決定される。図２とは対照的に、ブラシ毛は、図３および図４に示されるよ
うに、広がりが実際の成型チャネルの上流で接続されるときに、差の大きいまたは少ないトランペット型の根元の領域を有し得る。

安定化効果はさらに改善することができ、特に、実際のブラシ毛成型チャネルに移動される前に溶融ポリマーの塊の入口側に非連続的なくびれが設けられるときに、短いブラシ毛の長さに対しても安定化効果が得られる（図６を参照）。くびれに延長の流れが形成され、これによって壁に近い領域の大きな剪断効果とともに、短い経路に沿った高いコアのスピードが生成される。

射出圧力に対するこの発明の動作パラメータ、および壁の摩擦による大きな剪断効果を備えた到達可能な高いコアのスピードによって、エンドレスモノフィラメントの押出しでもこれまで実現されていない調節可能な長さの薄いブラシ毛が射出成型を使用して製造される。そのようなエンドレスモノフィラメントのブラシ毛の緩やかな円錐形は、かなりの技術的努力（間隔を空けた引張り）を通じてのみ実現可能である。図７および図８は２つの実施例を示す。図７は、根元の領域の直径が０．７７ｍｍ、ブラシの端部での直径が０．２ｍｍで、長さの半分での平均的な直径が０．４９ｍｍであるブラシ毛を示す（縮尺２：１）。ブラシ毛成型チャネルの金型のスロープに対応する０．２７°の非常に緩やかな円錐形の角度では、たとえば、高品質の塗料用刷毛等に必要とされるような長さが６０ｍｍ以上のブラシ毛を射出成型することができる。それらは、ブラシ毛の長さの半分での平均の直径が約０．５ｍｍである。図８は、直径が根元の領域で０．３５ｍｍ、ブラシ毛の端部で０．２５ｍｍで、ブラシ毛の長さが１０．５ｍｍで同じ円錐形の角度（金型のスロープ）を備えたブラシ毛を示す（縮尺５：１）。平均の直径は０．３ｍｍである。この種のブラシ毛は、たとえば、歯ブラシに好適である。そのようなブラシ毛の細身の幾何学的形状により、従来の射出成型されたブラシ毛とは対照的に、ブラシ毛の端部の領域に過度の分離を生成することなく、密にそれらを配置することができる。

図９は、押出しによって製造されたブラシ毛と比較した、この発明によって製造されたブラシ毛の技術的特性および用途の面での優位性を示す。

平均の直径が０．３ｍｍのブラシ毛を製造するためのモノフィラメントの押出し紡績中、紡績ノズルは０．９ｍｍの外径（図９の外側の垂直の線）を有する。溶融ポリマーの塊は、通常約３００ｍｍ／秒のノズルの内側での最大の流れのスピード（コアスピード）を有し、これはモノフィラメントの押出し圧力および引張りスピードによって定められる。ノズルを出るモノフィラメントは、引張り力によって短い経路に沿って引張られ、直径０．９ｍｍから０．３ｍｍになり、その後、直接的に冷却されて分子構造が固定される。後続の引張り中に、モノフィラメントは最終的な直径の０．３ｍｍになり、直径の許容差は約±１０％である。スピードのプロファイルは、図９にｅ（押出し）で示される。

この発明の射出成型では、ブラシ毛成型チャネルは平均直径が０．３ｍｍである（図９の２つの内側の垂直の境界線）。２００バール（２×１０⁵ｋＰａ）の領域の射出圧力によって、チャネルに約１０００ｍｍ／秒のコアスピードが生じる。スピードのプロファイルはｉ（射出）で示される。流れの剪断効果、特に壁に近い領域での剪断効果は、熱可塑性ポリマーの本質的な強度に関連し、これは剪断率（剪断モーメント）γによって定められる。流れのチャネルの半径ｒでの剪断率γは、半径ｒに関するスピードのプロファイルの導関数

に応じて異なり、流れのチャネルの有効直径の二乗に反比例する。剪断率は、最大の流れのスピード（コアスピード）に線形的に比例する。上述の例では、上述の押出しの流れを少なくとも１０倍だけ越える射出されたブラシ毛に対する剪断率が生成される。

図９の破線は、押出し（ｅ₁）および射出成型（ｉ₁）に対するスケーリングのない剪断率を示す。これらは、ブラシ毛成型チャネルのノズルの壁でそれぞれの最大の値を有する。

図１０から図１３は、この発明の方法によるブラシ毛の射出成型に特に好適な、異なる動作段階での射出成型金型の一実施例を概略的に示す。詳細をより明確に示すため、縮尺は大きく拡大されている。

射出成型金型１はいくつかの長い平行な成型チャネル２を有し、これらは供給チャネル３によって射出成型手段に接合される。射出成型手段は、５００バール（０．５×１０⁵ｋＰａ）の領域の射出圧力、好ましくは２０００バール（２×１０⁵ｋＰａ）以上の領域の射出圧力を生成するように設計される。射出圧力の正確な大きさは、３００バール（０．３×１０⁵ｋＰａ）より大きい特定の圧力が成型チャネル内に生じるように、成型チャネル２のその長さに沿った断面の形状およびその長さ自身に応じて設定される。

射出成型金型は、実質的に同一な厚みの積層された複数の成型プレート４、射出側の成型プレート５、およびブラシ毛の端部を形成する成型プレート６からなる。各成型プレート４、５および６は、成型チャネル２の縦方向のセクションを生成し、これはボアホールによって製造されることが好ましい。

成型プレート５は、射出側に開口部７を有し、これらは成型チャネル２に向かって細くなって、たとえば、図６の延長の流れを生成しかつブラシ毛の根元の領域ａ（図５）を形成する。成型プレート４内の成型チャネルの後続の縦方向のセクションは、それらの長さに沿って筒型またはわずかに円錐形の断面を有し、ブラシ毛の端部を形成する成型プレート６は、図示の実施例ではドーム型のブラインドホール８を有する。

射出成型中、溶融ポリマーの塊は供給チャネル３を介して成型プレート５の細くなる開口部７に入り、高いコアのスピードにより、端部を形成するプレート６まで成型チャネル全体を満たす。溶融ポリマーの塊は供給チャネル３内では実質的に無秩序なボール型の分子構造を有し、これは、強いせん断流れによって、射出側の開口部７および後続の成型チャネル２で縦方向の分子構造に変形される。

成型プレート４、５および６は、射出成型されたブラシ毛が十分な形状の安定性に到達したときに、プレートの平面に垂直に動かしてそれらを解放することができる。射出成型ツール１は、成型チャネル２の壁が比較的冷たく、これによって溶融ポリマーの塊内の結晶の形成が支援されるように、冷却されることが好ましい。

金型からブラシ毛を解放するために、まず成型プレート６が取外される（図１１）。非常に小さな接着力のみを克服すればよく、これによって、ブラシまたは塗料用刷毛の後の
使用に非常に重要なブラシ毛の端部は確実にその形状を維持する。次に成型プレート４は、ブラシ毛９の端部１０がそれらの長さの大半に沿って解放されるまで、個々にまたはグループで取外される（図１２）。これら解放のステップ中、ブラシ毛は射出側の成型プレート５によって保持され、この成型プレート５も後に取外されて、わずかに厚みのある根元の領域１１とともにすべてのブラシ毛９が露出される（図１３）。射出側の供給チャネル内の溶融ポリマーの塊は、すべてのブラシ毛９の間の接続１２ももたらし、半加工品全体を取外して、ブラシ、塗料用刷毛等に完成することができ、この接続は構造に一体化されるかまたはブラシ毛を取扱うための補助手段の役割を果たし、ブラシ本体等にブラシ毛を接続する前に分離される。

所望の高いコアのスピードを推進するため、射出成型中に成型チャネルの最適な排出口の設置を行なわなければならない。図１４はその一実施例を示す。排出口の設置は、成型プレート４、５および６の間の細い隙間１３を介して行なわれ、空気は先頭が前進するとともに成型チャネル２の全長に沿って取除かれる。細い隙間１３の代わりに、十分なサイズの全体的な排出断面が得られるように、成型プレート４、５および６の互いに面する面を粗くすることも可能である。排出断面は、外側に向かう広がり１４を有し、排気が素早く逃げ出すことができるようにする。

成型チャネル２は、１．０°より小さい金型のスロープとともにそれらの全体の長さに沿ってテーパしてもよく、テーパは、金型からの解放ではなく、所望のブラシ毛の形状をおよびその曲げ挙動によって左右される。成型チャネル２の断面の形状は、連続的に円錐である必要はない（排出口の幾何学的形状を示す拡大された縮尺の図１５を参照）。図面の上方成型プレート４は筒型の縦方向のセクション１５を示し、下方成型プレート４は、成型チャネル２のための筒型の縦方向のセクション１６を示す。２つの成型プレート４の断面は、数μｍだけ縦方向のセクション１５から成型チャネル２の縦方向のセクション１６へとテーパして、この点に緩やかな段を生成する。この段の領域では、排出口の設置は２つの成型プレートの間の隙間１３を介して行なわれ、これらは広がり１４へと至る。金型からの解放中、これら気付かれない段は目に見えず、ブラシ毛の全長に沿ってわずかな円錐形を生成する。個々の成型プレート４の縦方向のセクション１５、１６は、単純な孔開けによって生成される。またはこれに代えて、個々の成型プレートの縦方向のセクションは、筒型のブラシ毛を製造するように同一の直径を有してもよい。よりはっきりした直径の変化は、段を付けられたブラシ毛を生成する。

円錐形のブラシ毛は、射出成型および金型からの取外しのために技術的に有利である。ブラシ毛端部の最も小さい断面は、根元の領域に向かうブラシ毛の後続の領域よりも急速に冷却され、ブラシ毛の端部からブラシ毛の根元への段階を踏んだ解放は、ブラシ毛の温度勾配に追従する。

成型プレート４は数ミリメートルの厚みを有する。これは、成型チャネル２の直径の約３倍から１５倍に対応するため、個々の成型プレートの縦方向のセクションの非常に正確な孔開けが可能となる。これらは射出成型機の閉鎖圧力下で互いに隣接して保たれるため、高い射出圧力にもかかわらず、これら薄い成型プレートでもそれらの寸法および形状を維持する。厚みが薄いことによって良好な熱の消散も保証される。これは成型プレートが排出口設置の隙間によって均一に絶縁されるためである。同じ理由で、たとえば、外部の冷媒を使用してこれらを容易に冷却することができるが、これは特に金型が閉鎖されたとき、および開放と新たな閉鎖との間の時間中に特に有効である。成型プレートの露出およびそれらの厚みが薄いことの結果として、周囲の空気による有効な冷却が既に行なわれている。またはこれに代えて、冷却手段は成型プレートに一体化するかまたは成型プレートの間にあってもよい。最後に、射出圧力下での最低限の充填によって、熱伝導性が良好でかつスチール等より機械的な強度の特性が厳しくない材料から成型プレートを製造するこ
とができる。

有効な冷却がブラシ毛の分子構造に与える影響については既に述べた。

図１６は、積層された成型プレート４からなる射出成型金型１を概略的に示し、射出側の成型プレートは断面が広がっていない。上述の実施例に対して、成型プレート４は２つのグループ１７、１８に分けられ（図１７を参照）、各グループは、横方向に変位することのできる少なくとも１つの成型プレート（図１７から図２０に二重の矢印１９、２０で示される）を含む。

横方向に変位可能な成型プレートは、隣接する成型プレートと協働して半加工品２１を留め、これはこの実施例では最終的なブラシ毛の１つの部分（縦方向のセクション）を形成するのみである。半加工品２１は、完成されたブラシ毛の縦方向のセクションに適合された射出パラメータで熱可塑性ポリマーから射出される。射出サイクルの後、成型プレート４のグループ１８の少なくとも１つの変位可能なプレート（図１７）が留め位置に動かされ、半加工品２１は、グループ１８が取外されてグループ１７の成型プレート４から部分的に解放され、かつグループ１７の成型プレート４の成型チャネルの予め定められた縦方向のセクション２２を自由にするときに、いっしょに動かされる。半加工品２１の端部には、図示のように任意で輪郭を形成してもよい。グループ１８の成型プレート４の引出しの後、グループ１７の変位可能な成型プレートが留め位置に動かされ、露出された縦方向のセクション２２は別のポリマーまたは他の添加物を備えたポリマーを含む溶融ポリマーの塊で満たされる。これによって形成されるブラシ毛の縦方向のセクション２３は、材料の結合および／または正のロッキングによって半加工品２１に接続する。続いて、グループ１７の変位可能な形成プレートはその当初の位置に戻され、成型された縦方向のセクション２３を備える半加工品２１は、留め手段が閉じられて成型チャネルの縦方向のセクション２４が露出されるときに、グループ１７の成型チャネルから再び部分的に引出される。別の射出成型サイクルでは、縦方向のセクション２４は任意で異なる特性を備えた別の溶融ポリマーの塊で満たされ、ブラシ毛の長さに沿った異なる機械的強度の特性および／または異なる使用特性のための３つの領域（セクション２１、２３および２５）を有するブラシ毛２７が最終的に得られる。特に、ブラシ毛の端部を包囲する領域２１は、ブラシ毛の摩耗の程度を示す摩耗表示として機能する。金型からのブラシ毛の最終的な解放は、上述のように行なわれる。

図２１から２４も、留め手段を形成するために各々が少なくとも１つの横方向に変位可能な成型プレートを有する成型プレート４の２つのグループ１７、１８からなる射出成型金型１（図２１）を示す。上述の実施例に対して、射出側の成型プレート５は、成型チャネルに向かってテーパする広がりを有する。

ブラシ毛の端部を形成する成型プレート６は、異なる長さの複数のブラシ毛が製造されその端部が湾曲した包囲面にあるように、ドーム型の孔の底部を備えた異なる深さのブラインドホール２８、２９および３０を有する。

図２１から図２４の実施例では、ブラシ毛は２つの異なる領域３１、３２で連続的に射出され、領域３１は広がったブラシ毛の根元３３を有する。このように射出された複数のセクションのブラシ毛３４（図２２）は、ブラシ毛の端部を形成する成型プレート６を取外し、任意で遅延を設けて、グループ１８の成型プレート４（図２２）を取外すことによって、端部で金型から取外される。次いで、グループ１８の少なくとも１つの横方向に変位可能な成型プレートは留め位置に動かされ、グループ１８全体が、任意で末端の成型プレート６とともに反対の方向に変位されるため、根元の領域３３を含むブラシ毛３４の領域３１の部分は射出側で成型プレート５を超えて突出する。次いで、射出成型金型１（図
２３）は、金型のキャビティ３６を備えた別の射出成型金型３５に接続され、そこに溶融ポリマーの塊が射出されて根元の領域２３およびキャビティ３６に突出する領域３１の縦方向のセクションが射出される。金型のキャビティ３６は、ブラシ毛を引き抜くことができないようにブラシ毛の端部が隙間なく埋込まれるブラシ毛のための中間のサポートまたは完全なブラシ本体を規定するように形成してもよい。

この実施例の変形例では、図２１の射出成型金型１の成型チャネル２は、図２２および図２３に示されるように、単一の溶融ポリマーの塊で完全に満たしてもよく、それらの根元の領域は、隣接する縦方向のセクションとともに、サポート形成溶融ポリマーの塊を用いた射出のために露出され得る（図２４）。

さらに別の変形例では、図２１から図２３に従って射出され、かつその取付け側の端部で解放されるブラシ毛は、数個の、少なくとも３つの成型プレート、たとえば射出側の成型プレート５および２つの連続する成型プレートであってその１つが横方向に変位して留め手段を形成するプレートによって保持されつつ、端部を形成する成型プレート６および後続の成型プレート４の主要部分を取外すことによって金型から完全に解放することができる。輸送ホルダの役割をするこれら成型プレートは、ブラシ毛とともに別の成型ステーションへと輸送することができ、そこで射出成型金型３５に接続させられつつ、同時に射出側の成型プレート５を備えた成型プレートの新たなセットを提供して射出成型金型１を完成させることができる。この輸送ホルダはブラシ毛を第２の射出成型ステーションに動かすことができ、さらに別の処理ステーションへと輸送を続けることができる。

図２５および図２６は、ブラシ毛の製造および少なくとも最後の成型プレート６（図示せず）の取外しの後の成型プレート４および５を備えた射出成型金型１の一部を示す。後者に取って代わって、平坦な推力プレート３９が解放された端部の前に動かされ、これによって、ブラシ毛３８は、それらの根元の領域３７、および任意で隣接する縦方向のセクションが射出側の成型プレート５を超えるか、またはさらに別の射出成型金型３５の金型のキャビティ３６へと突出し、溶融ポリマーの塊で射出されてブラシ毛サポートまたはブラシ本体を形成するまで、残りの成型プレートの成型チャネルで変位される。

図２７および図２８は、図２５および２６に関して説明したブラシ毛３８の製造の後に、平坦な推力プレート３９の代わりに、異なる長さのカム状の突起４１および４２を有する推力プレート４０が解放されたブラシ毛端部の前に動かされる実施例を示す。推力プレート４０が成型プレート４に向かって動かされると、ブラシ毛は成型チャネル内で異なる深さまで推力の経路に沿って変位されるため、それらの根元の領域３７は、異なる深さまで射出成型金型３５の金型のキャビティ３６へと突出し、ブラシ毛端部は、射出および推力プレート４０および成型プレート４ならびに５の取外し後に湾曲した包囲面にある。

図２９および図３０が示す実施例は、推力プレート３９による変位の後、ブラシ毛３８が、バー、格子等の形の接続４３を介して射出側の成型プレート５の領域に相互に接続され、かつ接続４３およびブラシ毛３８の縦方向のセクションとともに射出成型金型３５のキャビティ３６へと突出する点のみが図２５および図２６と異なる。

好ましくは射出側の成型プレート５を含み、かつ留め手段として作用するために横方向に変位可能な少なくとも１つの成型プレート４を備えた成型プレート４のより小さなグループは、ブラシ毛を別の射出成型ステーション、処理ステーション等へと輸送するための輸送ホルダの役割を果たしてもよい。

射出成型金型の複数の成型プレートからの積層構造、これによって可能になる金型からのセクションごとの取外し、および成型チャネル内の射出圧力および流れのスピードのこ
の発明のパラメータによって得られる弾性率および引張り強度の向上によって、その中央の軸が金型からの解放の方向にないブラシ毛の製造が可能になる。図３１および図３２はその例を示す。図３１は、この実施例では、互いに向かって傾いている傾斜した成型チャネル４４、４５を備えた射出成型金型の一部を示す。これに加えて、またはこれに代えて、射出成型金型１は、いくつかの曲がりを備えた波型の湾曲した成型チャネル４６または成型チャネル４７を有してもよく、接続４８を介して複合動作で射出することのできる対応して成型されるブラシ毛を製造することができる。金型からの解放では、成型プレート６から始まって、成型プレート４および６が取外され、ブラシ毛は、それらの高い曲げ弾性および小さな解放の長さによって、変形されることなくセクションで解放される。

ブラシ毛は、接続の分離の後に、個々にまたはグループでもしくは接続４８とともに、そのまわりでの射出または従来の熱接続方法もしくは機械的接続方法によって、ブラシへと製造してもよい。

図３２の実施例では、射出成型金型１は積層された成型プレート４、およびはっきりと分岐したブラシ毛の端部を形成する２つの端部成型プレート４９、５０を有する。射出成型されたブラシ毛５１は、各々指状のブラシ毛端部５２を有し、これは薄い成型プレートおよびブラシ毛の安定性の増加によって、金型から容易に取外すことができる。

ブラシ毛の端部を形成する成型プレート６または４９、５０は、特に、はっきりと分岐したブラシ毛端部のために焼結金属から作ることができ、これによってこの領域に付加的な排出口も設けられ、空気が捕捉されるのを効果的に防ぐ。言うまでもなく、成型プレート４も、成型チャネルの排出口の設置を支援するためにそのような焼結金属から作ることができる。たとえば、焼結金属に存在するかまたは成型チャネルの表面処理によって生成することのできるマイクロ粗さは、完成したブラシ毛の表面のマイクロ領域に対応する粗さを生成し、これはブラシ毛の使用中に撥水「ロータス」効果を有する。

図３３は、たとえば、医療および病院の分野で歯ブラシ、洗浄ブラシなどの衛生ブラシとして、または食品産業で洗浄または塗布ブラシとして特に使用することのできる１つの個々のブラシ毛５３を示す。ブラシ毛成型チャネル内の射出圧力および流れの速度（コアスピード）を好適に設定することで、それぞれの用途に対してその長さに沿ったブラシ毛の曲げ挙動を最適に適合することができ、ブラシ毛は０．３ｍｍから３ｍｍの平均直径を有する。これらは、比較的曲げ耐性があり、かつブラシ本体５５の表面に滑らかな遷移も形成するショルダを作るために、根元の領域５４でトランペットのように広がっていてもよい。この隙間のない領域全体、心軸ベースおよびブラシ５３の実際の心軸、ならびにこの場合は均一に丸みを付けられているブラシ毛端部５６は、望まない粗さおよび汚れの発生を防ぐために、滑らかな壁またはマイクロ粗さを備えた壁を有するように射出成型技術を用いて製造することができる。これらの特性のため、この種のブラシ毛を有するブラシは、使用後に容易に洗浄および／または消毒することができる。これはポケット、隙間等が存在しないためである。その用途に設計されたこの形状および特性を有するブラシ毛は、これまでに知られている押出または射出成型方法では製造することができない。

図３４は、５９で示される接続を介してトランペット状の丸みを付けられた根元の領域５８でまとめられる２つの隣接するブラシ毛５７を示す。この発明の方法を使用して、接続５９を備えたブラシ毛５７は、互いからわずかに分離して配置することができ、さらにそれぞれの用途に応じて最適に調節することができる。ブラシ毛５７は、濯ぎ後に、水分、埃または細菌堆積物もしくは残存物を防ぐために非常に近くに位置付けることができる。

図３５は、この発明の方法に従って製造され、根元の領域６１でブラシ毛支持面６２に
トランペットのように溶け込み、かつ比較的高い曲げ強度を備えた心軸および輪郭を付けられた形状の有効領域６４を有するブラシ毛６０の図であり、図３６はその上面図である。この実施例では、有効領域６４は十字型の断面を有し、これは徐々に心軸の領域に溶け込む６５。有効領域６４の十字型の断面は、ブラシング端縁を形成し、これはブラシに強い負荷がかけられかつ有効領域が曲げられる際に有効となる。圧力が低いと、この効果は、これも十字型の輪郭を有する丸みを付けられたブラシ毛端部６６で起こる。ブラシ毛端部６６は、洗浄するために、角、隙間および溝に入ることができる。同じ効果は、他の多角形の断面の形状でも得られる。

異なる直径の成型チャネル内のスピードのプロファイルの図である。 それぞれのスピードのプロファイルを備えた成型チャネルの実施例の概略図である。 それぞれのスピードのプロファイルを備えた成型チャネルの実施例の概略図である。 それぞれのスピードのプロファイルを備えた成型チャネルの実施例の概略図である。 縦方向の配向に不可欠なスピードのプロファイルを備えた図２の成型チャネルで射出成型されたブラシ毛の概略図である。 延長の流れを備えた成型チャネルのくびれの概略図である。 縮尺が２：１の寸法を備えた円錐形のブラシ毛の概略図である。 縮尺が１：５の寸法を備えた円錐形のブラシ毛の概略図である。 押出ノズルおよび成型チャネル内のスピードのプロファイルの比較の概略図である。 異なる動作段階の射出成型金型の一実施例の概略的な縦方向の断面図である。 異なる動作段階の射出成型金型の一実施例の概略的な縦方向の断面図である。 異なる動作段階の射出成型金型の一実施例の概略的な縦方向の断面図である。 異なる動作段階の射出成型金型の一実施例の概略的な縦方向の断面図である。 射出成型金型の別の実施例の概略的な縦方向の断面図である。 外部に配置される成型チャネルの領域での図１４の射出成型金型の拡大詳細図である。 異なる動作段階の射出成型金型の変形された実施例の概略的な縦方向の断面図である。 異なる動作段階の射出成型金型の変形された実施例の概略的な縦方向の断面図である。 異なる動作段階の射出成型金型の変形された実施例の概略的な縦方向の断面図である。 異なる動作段階の射出成型金型の変形された実施例の概略的な縦方向の断面図である。 異なる動作段階の射出成型金型の変形された実施例の概略的な縦方向の断面図である。 異なる動作段階の射出成型金型のさらに別の実施例の概略的な縦方向の断面図である。 異なる動作段階の射出成型金型のさらに別の実施例の概略的な縦方向の断面図である。 異なる動作段階の射出成型金型のさらに別の実施例の概略的な縦方向の断面図である。 補助的な金型を備えた図２１から図２３に対応する射出成型金型の縦方向の断面図である。 さらなる変形例および２つの動作段階での射出成型金型の縦方向の断面図である。 さらなる変形例および２つの動作段階での射出成型金型の縦方向の断面図である。 外形を付けられた推力プレートを備えた図２５、２６に対応する縦方向の断面図である。 外形を付けられた推力プレートを備えた図２５、２６に対応する縦方向の断面図である。 別の半加工品の金型を備えた図２５、２６に対応する縦方向の断面図である。 別の半加工品の金型を備えた図２５、２６に対応する縦方向の断面図である。 異なる縦方向の延在部のブラシ毛を製造するための射出成型金型の概略的な縦方向の断面図である。 分岐したブラシ毛端部を備えたブラシ毛を製造するための射出成型金型の概略的な断面図である。 ブラシ毛の拡大概略図である。 ２つのブラシ毛の配置の拡大概略図である。 ブラシ毛のさらに別の実施例の拡大概略図である。 図３５のブラシ毛の自由端の上面図である。

Claims (77)

1. 射出成型を通じて熱可塑性ポリマーからブラシ毛を製造するための方法であって、溶融ポリマーの塊は、予め定められた長さであってこの長さに沿って予め定められた断面の形状を有するブラシ毛成型チャネルへと圧力下で射出され、前記チャネルは射出成型中に排出口を設けられ、射出成型の圧力の大きさは、せん断流れが溶融ポリマーの塊の流れの中央の高いコアのスピード、および壁に近い溶融ポリマーの塊の領域におけるポリマー分子の縦方向の配向の下での前記溶融ポリマーの塊の壁の摩擦による大きなせん断効果とともに生成されかつチャネルに沿って維持されるように前記ブラシ毛成型チャネルの断面のサイズに応じて調節され、前記チャネルは、前記せん断流れの維持を支援するようにその長さに沿って同時に排出口を設けられる、方法。
2. 前記溶融ポリマーの塊に作用する射出圧力は、前記ブラシ毛成型チャネルの断面の形状に応じて、好ましくは少なくとも５００バール（０．５×１０⁵ｋＰａ）に設定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 射出圧力は２０００バールから５０００バール（２×１０⁵ｋＰａから５×１０⁵ｋＰａ）に設定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 射出圧力は、前記ブラシ毛成型チャネル内の前記溶融ポリマーの塊が３００バール（０．３×１０⁵ｋＰａ）よりも大きい特定の圧力を有するように設定されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記ブラシ毛成型チャネルの所与の断面の形状および長さでは、射出圧力は、隣接する縦方向に配向された分子セクション間で種結晶の形成を支援するように設定されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 前記ブラシ毛成型チャネルは冷却されることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記ブラシ毛成型チャネルは、前記溶融ポリマーの塊の流れの方向に横向きに排出口を設けられることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 前記ブラシ毛成型チャネルは、前記溶融ポリマーの塊の流れの方向に横向きに配置されるいくつかの平面で排出口を設けられることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記ブラシ毛成型チャネルは、ほぼ等しい距離に配置される平面を介してその長さに沿って排出口を設けられることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記ブラシ毛成型チャネルは、前記溶融ポリマーの塊の流れ圧力によって変位される空気の排出口を設けられることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
11. 前記チャネルは、外部の低圧力の支援を得て排出口を設けられることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記溶融ポリマーの塊は、射出側から始まって、実質的に同じである断面を備えたブラシ毛成型チャネルへと射出されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記溶融ポリマーの塊は、射出側から実質的に連続的にテーパする断面を有するブラシ
    毛成型チャネルへと射出されることを特徴とする、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記溶融ポリマーの塊は、延長の流れを生成するために前記ブラシ毛成型チャネルに向かってノズル状に細くなる入口領域へと射出されることを特徴とする、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記溶融ポリマーの塊は、その断面の形状が前記溶融ポリマーの塊の流れの方向にテーパの形の少なくとも１つの非連続性を有するブラシ毛成型チャネルへと射出されることを特徴とする、請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記ブラシ毛成型チャネルの断面は、３ｍｍ以下の最大の幅を有するように選択されることを特徴とする、請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記チャネルの最大の幅対長さの比率は、≦１：５になるように選択されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 前記チャネルの最大の幅対長さの比率は、≦１：１０になるように選択されることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
19. 前記チャネルの最大の幅対長さの比率は、≦１：２５０になるように選択されることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
20. 前記溶融ポリマーの塊は、同時にいくつかの隣接するブラシ毛成型チャネルへと射出され、これによって対応する数のブラシ毛を形成することを特徴とする、請求項１から１９のいずれかに記載の方法。
21. 前記溶融ポリマーの塊は、隣接するブラシ毛成型チャネルへと射出され、これによって同時に少なくとも２つのブラシ毛間に接続を形成することを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
22. ブラシ毛の射出の後、別のポリマーの溶融ポリマーの塊が続いて射出され、これによって少なくとも２つのブラシ毛間に接続を形成することを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
23. 前記溶融ポリマーの塊は、少なくとも２つ以上のブラシ毛で接続するブラシ毛サポートを形成するように射出されることを特徴とする、請求項２０から２２のいずれかに記載の方法。
24. 前記溶融ポリマーの塊は、ブラシ毛を接続しかつブラシ本体を形成するブラシ毛サポートを形成するように射出されることを特徴とする、請求項２１から２３に記載の方法。
25. 別のポリマーからの少なくとも１つの別の溶融ポリマーの塊がブラシ毛サポートに射出されることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
26. いくつかのブラシ毛が異なる長さで射出されることを特徴とする、請求項２０から２５のいずれかに記載の方法。
27. いくつかのブラシ毛が異なる断面で射出されることを特徴とする、請求項２０から２６のいずれかに記載の方法。
28. いくつかのブラシ毛が、それらの長さに沿って変化する断面の形状で射出されることを特徴とする、請求項２０から２７のいずれかに記載の方法。
29. 複数のブラシ毛が互いに平行な配向で射出されることを特徴とする、請求項２０から２８のいずれかに記載の方法。
30. ブラシ毛の少なくとも一部は非平行に射出されることを特徴とする、請求項２０から２８のいずれかに記載の方法。
31. 同じ幾何学的形状であるが異なる曲げ弾性（硬さ）のブラシ毛が、同じ成型チャネル内で異なる溶融ポリマーの塊の射出成型を通じて製造されることを特徴とする、請求項２０から３０のいずれかに記載の方法。
32. ブラシ毛は、凝固した状態では低い二次的な結合力を有するポリマーまたはポリマーの混合物から射出されることを特徴とする、請求項１から３１のいずれかに記載の方法。
33. ブラシ毛は、使用中に活性化する添加物を含むポリマーから射出されることを特徴とする、請求項１から３２のいずれかに記載の方法。
34. 熱可塑性ポリマーからブラシ毛を射出成型するための装置であって、射出圧力を生成するための手段と、溶融ポリマーの塊のための少なくとも１つの供給チャネルおよび製造されるブラシ毛の長さおよび断面の形状に対応する金型の外形を有する成型チャネルの形の少なくとも１つのキャビティを有する射出成型金型とを含み、前記成型チャネルは射出成型中に変位された空気の解放のための関連する排出手段を有し、
    前記射出圧力手段は少なくとも５００バール（０．５×１０⁵ｋＰａ）の射出圧力を生成するように設計され、前記排出手段は、前記成型チャネルの長さに沿って分布する排出断面を有し、前記溶融ポリマーの塊の中央の高いコアスピードを備えたせん断流れおよび前記成型チャネルの壁での大きなせん断効果を形成するように、射出圧力と協働するように設計されることを特徴とする、装置。
35. 前記射出圧力を生成するための手段は、前記成型チャネルの長さおよび断面の形状に応じて２０００バールから５０００バール（２×１０⁵ｋＰａから５×１０⁵ｋＰａ）の射出圧力を設定できるように設計されることを特徴とする、請求項３４に記載の装置。
36. 前記射出圧力を生成するための手段および前記成型チャネル上の排出断面は、前記成型チャネル内の溶融ポリマーの塊が少なくとも３００バール（０．３×１０⁵ｋＰａ）の特定の圧力を有するように設計されることを特徴とする、請求項３４または３５に記載の装置。
37. 射出圧力は、前記成型チャネルの長さおよび断面の形状に応じて制御可能であることを特徴とする、請求項３４から３６のいずれかに記載の装置。
38. 前記排出手段は、前記特定の圧力に応じて制御可能な排出断面を有することを特徴とする、請求項３４から３７のいずれかに記載の装置。
39. 成型チャネルを備えた前記射出成型金型は、関連する冷媒を有することを特徴とする、請求項３４から３８のいずれかに記載の装置。
40. 前記射出成型金型内の前記成型チャネルは、関連する冷媒を有することを特徴とする、
    請求項３９に記載の装置。
41. 前記射出成型金型は、前記成型チャネルの縦方向の延在部に横向きに積層され各々が前記成型チャネルの縦方向のセクションを規定するいくつかの成型プレートからなることを特徴とする、請求項３４から４０のいずれかに記載の装置。
42. 前記排出手段は、前記成型プレートに形成されることを特徴とする、請求項４１に記載の装置。
43. 前記排出手段は、前記成型プレートの互いに面する支持面の間に形成されることを特徴とする、請求項４２に記載の装置。
44. 前記排出手段は、前記成型プレートの互いに面する面の間の隙間を通って形成されることを特徴とする、請求項４３に記載の装置。
45. 前記排出手段は、前記成型プレートの表面の表面粗さによって形成されることを特徴とする、請求項４３に記載の装置。
46. 前記排出手段は、前記成型チャネルの金型表面に５μｍから３００μｍの間の幅を備えた排出断面を有することを特徴とする、請求項３４から４５のいずれかに記載の装置。
47. 前記排出手段は、前記成型チャネルの金型表面から始まって、外向きに広がる排出断面を有することを特徴とする、請求項３４から４６のいずれかに記載の装置。
48. 前記排出手段は、外部の低圧力源に接続されることを特徴とする、請求項３４から４７のいずれかに記載の装置。
49. 前記成型チャネルは、その長さに沿って実質的に一定である断面を有することを特徴とする、請求項３４から４８のいずれかに記載の装置。
50. 前記成型チャネルは、その端部に向かって実質的に均一にテーパする断面を有することを特徴とする、請求項３４から４８のいずれかに記載の装置。
51. 前記成型チャネルは、線形の軸を有し、かつ１．０度未満の角度（金型のスロープ）でテーパすることを特徴とする、請求項５０に記載の装置。
52. 前記成型チャネルは、端部に向かって非連続的にテーパする断面を有することを特徴とする、請求項３４から５１のいずれかに記載の装置。
53. 前記成型チャネルの断面の最大の幅は３ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項３４から５２のいずれかに記載の装置。
54. 前記成型チャネルに向かって細くなる広がりを有する少なくとも１つの射出側の成型プレートは、供給チャネルに面する側の前記成型チャネルの上流で成型チャネルに接続されることを特徴とする、請求項３４から５３のいずれかに記載の装置。
55. 前記成型チャネルの断面の最大の幅対その長さの比率は、１：５から１：１０００の間であることを特徴とする、請求項３４から５４のいずれかに記載の装置。
56. 前記成型プレートの数および厚みは、前記成型チャネルの長さに適合されることを特徴
    とする、請求項３４から５５のいずれかに記載の装置。
57. 成型プレートの数は、前記成型チャネルの断面の最大の内径対長さの比率に反比例することを特徴とする、請求項３４から５６のいずれかに記載の装置。
58. 前記成型プレートは、前記成型チャネルの平均直径の約３倍から１５倍の厚みを有することを特徴とする、請求項３４から５８のいずれかに記載の装置。
59. 前記成型プレートは、個々にまたはグループでプレートの平面に垂直に動かすことができることを特徴とする、請求項３４から５８のいずれかに記載の装置。
60. 少なくともいくつかの成型プレートは隣接する成型プレートに平行に変位可能であることを特徴とする、請求項３４から５９のいずれかに記載の装置。
61. 前記成型プレートは、個々にまたはグループで連続的に取外すことができることを特徴とする、請求項５９または６０に記載の装置。
62. 金型からの解放中に、供給チャネルに面する前記成型プレートは最後に取外すことができることを特徴とする、請求項５９から６１のいずれかに記載の装置。
63. 前記射出成型金型は、異なる長さおよび／または異なる断面の形状の成型チャネルを有することを特徴とする、請求項３４から６２のいずれかに記載の装置。
64. 所与の長さのブラシ毛を製造するための前記射出成型金型の標準的な構造は、それに標準化された数の成型プレートを有し、標準化された数の成型プレートは、ブラシ毛の長さを変化させるために取外しまたは挿入可能であることを特徴とする、請求項３４から６３のいずれかに記載の装置。
65. 前記射出成型金型は、前記成型プレートの動きの方向に対して傾斜した角度で延在する中央の軸を備えた成型チャネルを有し、各成型プレートは、角度の撓みにかかわらず、個々の成型プレートの連続的な取外しによって金型からの解放が可能となるように寸法を決められる成型チャネルの縦方向のセクションを有することを特徴とする、請求項３４から６４のいずれかに記載の装置。
66. 前記射出成型金型は、前記成型プレートの動きの方向に対して湾曲した中央の軸を備えた成型チャネルを含み、各成型プレートは、湾曲に応じて個々の成型プレートの連続的な持上げによって金型からの解放が可能となるように寸法を決められる前記成型チャネルの縦方向のセクションを有することを特徴とする、請求項３４から６５のいずれかに記載の装置。
67. 前記射出成型金型は、ブラシ毛の射出成型後に前記成型チャネルの長さの対応する部分に作用するすべてのブラシ毛のための留め手段を形成するように、隣接する成型プレートに対してその平面で変位可能な少なくとも１つの成型プレートを有することを特徴とする、請求項３４から６６のいずれかに記載の装置。
68. 前記留め手段を形成する前記成型プレートは、取外しの方向およびそれに反対の方向に動かすことができることを特徴とする、請求項６７に記載の装置。
69. 前記留め手段を形成する前記成型プレートは、ブラシ毛の空間的な変位を扱うために前記射出成型金型からの取外しの後に留められたブラシ毛とともに動かすことができること
    を特徴とする、請求項６７または６８に記載の装置。
70. 前記留め手段を形成する前記成型プレートは、別の射出サイクルで射出成型金型を新たに完成するために、取外しかつ同一の成型プレートのセットで置換え可能であることを特徴とする、請求項６７から６９のいずれかに記載の装置。
71. 前記射出成型金型は、各々が１つの留め手段を有する成型プレートの少なくとも２つのグループからなり、その第１のグループは端部を含む成型チャネルの一部を含み、他方のグループは前記成型チャネルの残りの部分を形成し、前記第１のグループは第２のグループから後に取外し可能であり、前記第２のグループはさらに別のグループから取外し可能であり、射出プロセスは、前記射出成型金型の閉じられた当初の位置で、溶融ポリマーの塊が第１の成型サイクルで成型チャネル全体に射出されるようにグループの数に対応する射出成型サイクルの数に分けられ、前記第１のグループは他のグループから取外し可能であり、このことによって前記留め手段を介して半加工品が保持され、引出しの経路は前記半加工品の長さよりも短く、第２の射出成型サイクル中にさらに別のグループの成型チャネルの自由にされた縦方向のセクションへと付加的な溶融ポリマーの塊が次いで射出され、射出／取外しのステップは、任意で異なるポリマーから成型チャネルの長さよりも長いブラシ毛が製造されるように、最後のグループから終りから２番目のグループが取外されるまで繰返されることを特徴とする、請求項３４から７０のいずれかに記載の装置。
72. 前記成型チャネルの端部で金型の外形を規定する少なくとも前記成型プレートは、異なる形状を有する端部を備えたブラシ毛を生成するために別の金型の外形を有する成型プレートによって置換え可能であることを特徴とする、請求項３４から７１のいずれかに記載の装置。
73. 前記成型チャネルの端部で金型の外形を有する少なくとも前記形成プレートは、前記成型チャネルの異なる縦方向のセクションを備えた成型プレートによって置換え可能であることを特徴とする、請求項３４から７２のいずれかに記載の装置。
74. ２つ以上の成型チャネルを接続する金型のキャビティが供給チャネルと前記射出成型金型の成型チャネルとの間に配置されてブラシ毛間に接続を形成することを特徴とする、請求項３４から７３のいずれかに記載の装置。
75. 前記金型のキャビティは、すべてのブラシ毛を接続するブラシ毛サポートを製造するように構成されることを特徴とする、請求項７４に記載の装置。
76. 前記金型のキャビティは、ブラシまたは塗料用刷毛の本体もしくはその一部を製造するように設計されることを特徴とする、請求項７４または７５に記載の装置。
77. 前記金型のキャビティは、異なるポリマーの複数の構成要素の構成でブラシまたは塗料用刷毛の本体もしくはその一部を製造するように設計されることを特徴とする、請求項７４から７６のいずれかに記載の装置。

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